這種保鮮方法既能達(dá)到很好的防腐效果,又無毒、無農(nóng)殘。
果實(shí)采后腐爛給世界水果生產(chǎn)帶來了極大的損失。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),水果的采后腐爛一般達(dá)20%-30%,我國則更為嚴(yán)重,采后腐爛率達(dá)30%-40%。熱帶地區(qū)由于環(huán)境因素更有利于采后病害的發(fā)生,水果采后腐爛率高達(dá)50%。
熱處理是近年來頗受關(guān)注的水果采后保鮮方法之一,特別是隨著農(nóng)藥殘留問題的日益嚴(yán)重,學(xué)者們開始注重這種無毒、無農(nóng)殘的水果保鮮方法,相關(guān)領(lǐng)域的研究變得相當(dāng)活躍,F(xiàn)將采后熱處理在果實(shí)保鮮中應(yīng)用的有關(guān)研究簡述如下。
一、果實(shí)采后熱處理的基本含義
果實(shí)采后熱處理,是將采后的果實(shí)置于適當(dāng)?shù)母邷叵虏⒈3制湫迈r程度。
二、熱處理在果實(shí)采后保鮮上的應(yīng)用
熱處理在果實(shí)上的應(yīng)用最早是從防治水果腐爛開始。1922年Fawcett首次報(bào)道了用熱處理方法控制柑桔因炭疽病造成的腐爛。后來,由于各種化學(xué)藥劑的問世,相比之下熱處理因?qū)嵤╇y度大,效果不夠顯著,而被棄置了近30年。隨著許多化學(xué)保鮮方法相繼在各個國家禁用或限用,熱處理才又重新引起人們的重視。1953年Akamine等報(bào)道了用44-49℃的熱水處理番木瓜20分鐘,可防治番木瓜炭疽病。1980年以后,我國開始對芒果、香蕉等熱帶、亞熱帶水果進(jìn)行果實(shí)采后熱處理的試驗(yàn)研究。劉秀娟等人用熱處理方法對芒果的不同品種進(jìn)行采后處理,一般52-55℃的溫水浸泡5-10分鐘,均獲得有效的防腐保鮮效果,使芒果采后保鮮期達(dá)到15天以上,且色香味無明顯變化。1955年黃朝豪等報(bào)道了用熱水處理來控制芒果采后因炭疽病造成的腐爛,具體方法是:15℃溫水浸果15分鐘,或54℃浸果5分鐘,也可用500×10-6的苯來特、敵克松、1000×10-6多菌靈的52℃熱藥液浸果5-10分鐘。在近半個世紀(jì)的研究中,國內(nèi)外科學(xué)家相繼用同樣的方法在柑桔、蘋果、桃、甜瓜、草莓、香蕉等眾多水果上實(shí)現(xiàn)了采后防腐保鮮。
1999年劉秀娟等用熱處理對香蕉和芒果上的炭疽病菌進(jìn)行了致病性測定,結(jié)果表明:當(dāng)熱處理溫度55℃、時(shí)間30分鐘以上,對炭疽病的菌絲體有明顯的殺傷作用,而當(dāng)熱處理溫度達(dá)60℃、時(shí)間30分鐘以上,對炭疽菌的孢子有極顯著的殺傷作用。水果熱處理保鮮研究正逐漸向更深層次的熱處理的病理和生理機(jī)制領(lǐng)域拓展。
三、果實(shí)熱處理保鮮的機(jī)制
長期以來,果實(shí)的熱處理溫度主要采用35-55℃,旨在促進(jìn)果實(shí)表面?zhèn)诘挠,以及殺滅或抑制果皮或果肉中病原微生物的生長。
1、果實(shí)熱處理保鮮的生理作用
降低采后果實(shí)的呼吸強(qiáng)度。許多果實(shí)的采后腐爛是由于呼吸峰的到來,使果實(shí)進(jìn)入生理衰老期,大量有毒代謝物的積累使果實(shí)的抗病能力逐漸減弱,組織解體腐爛。由于熱帶水果如芒果、香蕉等,大多屬呼吸躍變型,在保鮮技術(shù)上如何延緩呼吸峰的到來是至關(guān)重要的問題。在高溫下,番茄等許多果實(shí)表現(xiàn)出呼吸強(qiáng)度降低。據(jù)此,日本學(xué)者小倉長雄等早在20多年前就提出了番茄的高溫貯藏方法。韓濤等發(fā)現(xiàn)35℃下處理大久果桃果實(shí)2天就可明顯降低貯藏前期果實(shí)的呼吸強(qiáng)度。
對果實(shí)內(nèi)源乙烯合成的影響。果實(shí)成熟幾乎與乙烯釋放高峰同時(shí)出現(xiàn)。呼吸峰到來以前,影響乙烯正常釋放的因素除采摘形成的傷口外,最主要的就是溫度。當(dāng)溫度高于35℃時(shí),乙烯合成途徑中的ACC(氨基環(huán)丙烷基羧酸)氧化酥酶活性受到顯著抑制。韓濤則報(bào)道了高溫對乙烯產(chǎn)生的抑制主要是通過抑制乙烯形成酶(EFE)來阻止ACC向C2H4轉(zhuǎn)化?茖W(xué)家們證實(shí)了盡管不同形式的EFE具有不同的熱阻,但都易受熱失活,不論怎么說,熱處理的作用很大程度上就是通過降低果實(shí)的乙烯釋放水平來推遲果實(shí)成熟進(jìn)程的,對延長果實(shí)的貯藏期有積極的作用。
對PG(多聚半乳糖醛酸酶)等各種酶活性的影響。適宜的熱帶處理能抑制某些果實(shí)表面生理失調(diào),使果實(shí)在貯藏期保持較高的硬度。首先,果膠分解酶和PG的酶活性水平直接與果實(shí)采后的軟化進(jìn)程有關(guān)。經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚,果?shí)的PG酶活性非常低,甚至觀察不到。盡管恢復(fù)常溫后,果實(shí)的PG酶活性也有所恢復(fù),但其活性水平相當(dāng)?shù)。有綜述報(bào)道,半成熟番木瓜在46℃熱水中處理90分鐘,然后在24℃下3天,PG酶活性降低了48%,6天后盡管又凈增了25%,但仍是未經(jīng)熱處理果實(shí)活性的10%。用同樣的方法,有效延緩了蘋果的軟化,保持較高硬度。其次,熱處理可以抑制果膠分解酶等多種細(xì)胞壁降解酶活性,減輕后續(xù)處理(如低溫、輻射等)產(chǎn)生的脅迫所導(dǎo)致的傷害。如對葡萄柚進(jìn)行熱處理可以減輕甚至消除低溫誘導(dǎo)的果皮陷點(diǎn);在熱水中加入TBZ(噻苯唑)能有效降低果實(shí)的低溫傷害,減少低劑量輻射處理誘導(dǎo)的果實(shí)陷點(diǎn)的發(fā)生。最后,熱處理可顯著降低酸性磷酸酶的活性。據(jù)王殿九報(bào)道,香蕉在40℃下熱處理,其酸性磷酸酶活性逐漸降低,若處理3天,轉(zhuǎn)回20℃時(shí)活性可以恢復(fù),若處理5天以上則不能恢復(fù)。
對蛋白質(zhì)合成的影響。一些實(shí)驗(yàn)表明,果實(shí)在熱處理期間,其蛋白質(zhì)的合成發(fā)生了改變。Picton等在番茄中發(fā)現(xiàn)在35℃下處理期間,標(biāo)記蛋白質(zhì)的譜帶與25℃下觀察到的不同,雖然蛋白質(zhì)不斷合成,但卻失去了25℃以下的正常成熟的幾種蛋白。對此,他認(rèn)為果實(shí)在熱處理期間,蛋白質(zhì)合成的變化抑制或加速了某些需要合成蛋白質(zhì)才能得以進(jìn)行的過程,如PG酶和乙烯的合成依靠蛋白質(zhì)的合成,它們都受到熱處理的抑制,進(jìn)而使果實(shí)熱處理后的成熟進(jìn)程受到抑制,熱處理還可以誘發(fā)芒果等果實(shí)產(chǎn)生熱擊蛋白,這可能與抗菌作用有關(guān)。
2、果實(shí)熱處理保鮮的病理作用
減輕采后果實(shí)的生理病害;⑵げ∈翘O果貯藏期發(fā)生的一種嚴(yán)重的生理病害。據(jù)報(bào)道,蘋果在0℃常規(guī)氣調(diào)貯藏前于38℃條件下熱處理4天,虎皮病得到抑制。其主要機(jī)制是抑制了貯藏期蘋果表皮中α-法呢烯和共軛三烯的積累。另外,熱帶、亞熱帶水果用冷藏方法保鮮容易發(fā)生生理冷害,如多數(shù)芒果在低于10℃時(shí)就有冷害發(fā)生。有實(shí)驗(yàn)指出,在冷處理前貯藏于27℃下熱處理7天,可以將檸檬的采后冷害程度減到最低。
殺菌作用。大量的研究表明,熱處理不僅可以殺滅附著在果實(shí)表面的病原菌,而且對潛伏侵染菌也有明顯的殺傷和抑制作用。劉秀娟等1999年報(bào)道了熱處理對2種潛伏侵染性的炭疽菌生長和致病性的影響。結(jié)果表明,同屬不同種的病原菌對熱處理的反應(yīng)不同:當(dāng)熱處理溫度55℃、時(shí)間30分鐘以上,對炭疽菌的菌絲體有明顯的殺傷作用;當(dāng)熱處理溫度達(dá)60℃、時(shí)間30分鐘以上,對炭疽菌的孢子有極顯著的殺傷作用;55℃以下處理10-20分鐘,則明顯降低了這2種潛伏菌的致病性。因此,應(yīng)用熱處理控制采后病害,應(yīng)根據(jù)不同果實(shí)和病菌種類采用不同的溫度范圍和處理時(shí)間。另據(jù)Barkai-Golan等報(bào)道,真菌的干孢子耐熱,休眠結(jié)構(gòu)也比活動的結(jié)構(gòu)耐熱。如70℃以下、1分鐘可殺死90%的指狀青霉的濕孢子,但相同處理僅殺死10%的干孢子。
果實(shí)采后腐爛給世界水果生產(chǎn)帶來了極大的損失。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),水果的采后腐爛一般達(dá)20%-30%,我國則更為嚴(yán)重,采后腐爛率達(dá)30%-40%。熱帶地區(qū)由于環(huán)境因素更有利于采后病害的發(fā)生,水果采后腐爛率高達(dá)50%。
熱處理是近年來頗受關(guān)注的水果采后保鮮方法之一,特別是隨著農(nóng)藥殘留問題的日益嚴(yán)重,學(xué)者們開始注重這種無毒、無農(nóng)殘的水果保鮮方法,相關(guān)領(lǐng)域的研究變得相當(dāng)活躍,F(xiàn)將采后熱處理在果實(shí)保鮮中應(yīng)用的有關(guān)研究簡述如下。
一、果實(shí)采后熱處理的基本含義
果實(shí)采后熱處理,是將采后的果實(shí)置于適當(dāng)?shù)母邷叵虏⒈3制湫迈r程度。
二、熱處理在果實(shí)采后保鮮上的應(yīng)用
熱處理在果實(shí)上的應(yīng)用最早是從防治水果腐爛開始。1922年Fawcett首次報(bào)道了用熱處理方法控制柑桔因炭疽病造成的腐爛。后來,由于各種化學(xué)藥劑的問世,相比之下熱處理因?qū)嵤╇y度大,效果不夠顯著,而被棄置了近30年。隨著許多化學(xué)保鮮方法相繼在各個國家禁用或限用,熱處理才又重新引起人們的重視。1953年Akamine等報(bào)道了用44-49℃的熱水處理番木瓜20分鐘,可防治番木瓜炭疽病。1980年以后,我國開始對芒果、香蕉等熱帶、亞熱帶水果進(jìn)行果實(shí)采后熱處理的試驗(yàn)研究。劉秀娟等人用熱處理方法對芒果的不同品種進(jìn)行采后處理,一般52-55℃的溫水浸泡5-10分鐘,均獲得有效的防腐保鮮效果,使芒果采后保鮮期達(dá)到15天以上,且色香味無明顯變化。1955年黃朝豪等報(bào)道了用熱水處理來控制芒果采后因炭疽病造成的腐爛,具體方法是:15℃溫水浸果15分鐘,或54℃浸果5分鐘,也可用500×10-6的苯來特、敵克松、1000×10-6多菌靈的52℃熱藥液浸果5-10分鐘。在近半個世紀(jì)的研究中,國內(nèi)外科學(xué)家相繼用同樣的方法在柑桔、蘋果、桃、甜瓜、草莓、香蕉等眾多水果上實(shí)現(xiàn)了采后防腐保鮮。
1999年劉秀娟等用熱處理對香蕉和芒果上的炭疽病菌進(jìn)行了致病性測定,結(jié)果表明:當(dāng)熱處理溫度55℃、時(shí)間30分鐘以上,對炭疽病的菌絲體有明顯的殺傷作用,而當(dāng)熱處理溫度達(dá)60℃、時(shí)間30分鐘以上,對炭疽菌的孢子有極顯著的殺傷作用。水果熱處理保鮮研究正逐漸向更深層次的熱處理的病理和生理機(jī)制領(lǐng)域拓展。
三、果實(shí)熱處理保鮮的機(jī)制
長期以來,果實(shí)的熱處理溫度主要采用35-55℃,旨在促進(jìn)果實(shí)表面?zhèn)诘挠,以及殺滅或抑制果皮或果肉中病原微生物的生長。
1、果實(shí)熱處理保鮮的生理作用
降低采后果實(shí)的呼吸強(qiáng)度。許多果實(shí)的采后腐爛是由于呼吸峰的到來,使果實(shí)進(jìn)入生理衰老期,大量有毒代謝物的積累使果實(shí)的抗病能力逐漸減弱,組織解體腐爛。由于熱帶水果如芒果、香蕉等,大多屬呼吸躍變型,在保鮮技術(shù)上如何延緩呼吸峰的到來是至關(guān)重要的問題。在高溫下,番茄等許多果實(shí)表現(xiàn)出呼吸強(qiáng)度降低。據(jù)此,日本學(xué)者小倉長雄等早在20多年前就提出了番茄的高溫貯藏方法。韓濤等發(fā)現(xiàn)35℃下處理大久果桃果實(shí)2天就可明顯降低貯藏前期果實(shí)的呼吸強(qiáng)度。
對果實(shí)內(nèi)源乙烯合成的影響。果實(shí)成熟幾乎與乙烯釋放高峰同時(shí)出現(xiàn)。呼吸峰到來以前,影響乙烯正常釋放的因素除采摘形成的傷口外,最主要的就是溫度。當(dāng)溫度高于35℃時(shí),乙烯合成途徑中的ACC(氨基環(huán)丙烷基羧酸)氧化酥酶活性受到顯著抑制。韓濤則報(bào)道了高溫對乙烯產(chǎn)生的抑制主要是通過抑制乙烯形成酶(EFE)來阻止ACC向C2H4轉(zhuǎn)化?茖W(xué)家們證實(shí)了盡管不同形式的EFE具有不同的熱阻,但都易受熱失活,不論怎么說,熱處理的作用很大程度上就是通過降低果實(shí)的乙烯釋放水平來推遲果實(shí)成熟進(jìn)程的,對延長果實(shí)的貯藏期有積極的作用。
對PG(多聚半乳糖醛酸酶)等各種酶活性的影響。適宜的熱帶處理能抑制某些果實(shí)表面生理失調(diào),使果實(shí)在貯藏期保持較高的硬度。首先,果膠分解酶和PG的酶活性水平直接與果實(shí)采后的軟化進(jìn)程有關(guān)。經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚,果?shí)的PG酶活性非常低,甚至觀察不到。盡管恢復(fù)常溫后,果實(shí)的PG酶活性也有所恢復(fù),但其活性水平相當(dāng)?shù)。有綜述報(bào)道,半成熟番木瓜在46℃熱水中處理90分鐘,然后在24℃下3天,PG酶活性降低了48%,6天后盡管又凈增了25%,但仍是未經(jīng)熱處理果實(shí)活性的10%。用同樣的方法,有效延緩了蘋果的軟化,保持較高硬度。其次,熱處理可以抑制果膠分解酶等多種細(xì)胞壁降解酶活性,減輕后續(xù)處理(如低溫、輻射等)產(chǎn)生的脅迫所導(dǎo)致的傷害。如對葡萄柚進(jìn)行熱處理可以減輕甚至消除低溫誘導(dǎo)的果皮陷點(diǎn);在熱水中加入TBZ(噻苯唑)能有效降低果實(shí)的低溫傷害,減少低劑量輻射處理誘導(dǎo)的果實(shí)陷點(diǎn)的發(fā)生。最后,熱處理可顯著降低酸性磷酸酶的活性。據(jù)王殿九報(bào)道,香蕉在40℃下熱處理,其酸性磷酸酶活性逐漸降低,若處理3天,轉(zhuǎn)回20℃時(shí)活性可以恢復(fù),若處理5天以上則不能恢復(fù)。
對蛋白質(zhì)合成的影響。一些實(shí)驗(yàn)表明,果實(shí)在熱處理期間,其蛋白質(zhì)的合成發(fā)生了改變。Picton等在番茄中發(fā)現(xiàn)在35℃下處理期間,標(biāo)記蛋白質(zhì)的譜帶與25℃下觀察到的不同,雖然蛋白質(zhì)不斷合成,但卻失去了25℃以下的正常成熟的幾種蛋白。對此,他認(rèn)為果實(shí)在熱處理期間,蛋白質(zhì)合成的變化抑制或加速了某些需要合成蛋白質(zhì)才能得以進(jìn)行的過程,如PG酶和乙烯的合成依靠蛋白質(zhì)的合成,它們都受到熱處理的抑制,進(jìn)而使果實(shí)熱處理后的成熟進(jìn)程受到抑制,熱處理還可以誘發(fā)芒果等果實(shí)產(chǎn)生熱擊蛋白,這可能與抗菌作用有關(guān)。
2、果實(shí)熱處理保鮮的病理作用
減輕采后果實(shí)的生理病害;⑵げ∈翘O果貯藏期發(fā)生的一種嚴(yán)重的生理病害。據(jù)報(bào)道,蘋果在0℃常規(guī)氣調(diào)貯藏前于38℃條件下熱處理4天,虎皮病得到抑制。其主要機(jī)制是抑制了貯藏期蘋果表皮中α-法呢烯和共軛三烯的積累。另外,熱帶、亞熱帶水果用冷藏方法保鮮容易發(fā)生生理冷害,如多數(shù)芒果在低于10℃時(shí)就有冷害發(fā)生。有實(shí)驗(yàn)指出,在冷處理前貯藏于27℃下熱處理7天,可以將檸檬的采后冷害程度減到最低。
殺菌作用。大量的研究表明,熱處理不僅可以殺滅附著在果實(shí)表面的病原菌,而且對潛伏侵染菌也有明顯的殺傷和抑制作用。劉秀娟等1999年報(bào)道了熱處理對2種潛伏侵染性的炭疽菌生長和致病性的影響。結(jié)果表明,同屬不同種的病原菌對熱處理的反應(yīng)不同:當(dāng)熱處理溫度55℃、時(shí)間30分鐘以上,對炭疽菌的菌絲體有明顯的殺傷作用;當(dāng)熱處理溫度達(dá)60℃、時(shí)間30分鐘以上,對炭疽菌的孢子有極顯著的殺傷作用;55℃以下處理10-20分鐘,則明顯降低了這2種潛伏菌的致病性。因此,應(yīng)用熱處理控制采后病害,應(yīng)根據(jù)不同果實(shí)和病菌種類采用不同的溫度范圍和處理時(shí)間。另據(jù)Barkai-Golan等報(bào)道,真菌的干孢子耐熱,休眠結(jié)構(gòu)也比活動的結(jié)構(gòu)耐熱。如70℃以下、1分鐘可殺死90%的指狀青霉的濕孢子,但相同處理僅殺死10%的干孢子。